Cover Ilmu Bahan

7/26/2019 Cover Ilmu Bahan

1/102

MENGENAL TRANSISTOR

Disusun Oleh:

Nama BATARA SK PANJAITAN

EL3D 20!

J"R"SAN TEKNIK ELEKTROPOLITEKNIK NEGERI MEDAN

20#$20!


2/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

KATA PENGANTAR

Puji syukur kita ucapkan kehadirat Allah SWT Tuhan Yang Maha sa yang

!ana kita !asih di"erikan kesehatan dan nik!at karunianya hingga saat ini#

$an "erkatNya pula lah tugas !akalah ini dapat diselesaikan#

Hal yang !enarik dari t%pik pe!"ahasan yang akan ka!i paparkan yaitu

!engenai il!u "ahan iniyakni dala! dunia teknik kelistrikan kita tidak dapat

dipungkiri dan pasti akan "erhadapan dengan yang na!anya "ahan k%ndukt%r

atau penghantar# Se"a"& penghantar dala! kelistrikan sudah "agian dari

kesatuan yang sudah u!u! digunakan se"agai !edia untuk !enyalurkan

energi listrik terse"ut#

Be"erapa 'aktu lalu ka!i dari saya handrianus si!ar!ata L()$ *+),

sudah !e!presentasikan !ateri !engenai il!u "ahan ini# $an puji syukur ka!i

"erhasil !ena!pilkan presentasi yang cukup !aksi!al dengan !ateri yang

juga !endukung sehingga cakupan pe!"ahasan yang ka!i sa!paikan ka!i

rasa sudah !eliputi keseluruhan !ateri !engenai k%ndukt%r#

$ala! !akalah ini ka!i akan ke!"ali !enjelaskan le"ih lengkap lagi

!engenai !ateri il!u "ahan "eserta dengan la!piran ga!"arnya# Makalah ini

ka!i ke!"angkan dari "ahan presentasi ka!i se"elu!nya# $engan ta!"ahan

penjelasan dari su!"er yang sudah ka!i rangku!#

Akhirnya& ka!i !engucapkan teri!a kasih kepada te!an(te!an L()$

yang sudah !e!"erikan dukungan& !asukan& pertanyaan !aupun kritikan pada

saat ka!i !e!presentasikan "ahan tentang k%ndukt%r ini# Teri!a kasih kepadad%sen pe!"i!"ing yang sudah !e!"erikan arahan sehingga tugas !akalah ini

dapat ka!i selesaikan dengan "aik# -epada pe!"aca& jika sekiranya pada

!akalah ini !asih terdapat kekurangan diharapkan !asukannya# Se!%ga

"er!an.aat/ 010

Medan& 2 3e"ruari *+),

Penyusun


3/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

DA&TAR ISI

Ka'a

(en)an'a*++++++++++++++++++++++++,,,

++,,,,

Da-'a*

Isi++++++++++++++++++++++++++++,,,,,,,,

,,,

BAB I

Bahan Is.lasi

Pen)e*'ian Bahan

Is.lasi ,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,

Si-a' si-a' Bahan Is.lasi

+++++++++++++++++++++++++++,

Pem/a)ian Kelas Bahan Is.lasi

+++++++++++++++++++++++,

Maam maam Ben'u1 Bahan

is.lasi++++++++++++++++++++,,

BAB II

Kaa an P.*selin

Kaa

Pen)e*'ian Kaa

P*.ses Pem/ua'an Kaa Maam maam Kaa

Pem/ua'an Kaa

Si-a' si-a' Kaa

P.*selin

Pen)e*'ian P.*selin

P*.ses Pem/ua'an P.*selin

Si-a' si-a' P.*selin

Kele/ihan an Ke1u*an)an P.*selin


4/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

BAB III

K.nu1'.*

Denisi K.nu1'.*

Jenis 4enis K.nu1'.*

Bahan /ahan K.nu1'.* P*insi( K.nu1'.*

Kla*i1ai K.nu1'.*

BAB I5

Semi K.nu1'.* an Su(e* K.nu1'.*

Semi K.nu1'.*

Su(e* K.nu1'.*

BAB 5

Ma)ne'

Denisi Ma)ne'

Si-a' si-a' Ma)ne'

Ben'u1 /en'u1 Ma)ne'

Jenis 4enis Ma)ne'

6a*a Mem/ua' Ma)ne'

6a*a Men)hilan)1an Si-a' Kema)ne'an

BAB 5I

Se*a' O('i1

Penahuluan

Pen)e*'ian Se*a' O('i1

Jenis Se*a' O('i1

Ka*a1'e* T*ansmisi (aa Se*a' O('i1

6a*a Ke*4a &i/e* O('i1

BAB 5II

Plas'i1

Pen)e*'ian Plas'i1

6.n'.h Plas'i1

Plas'i1 /e*asa*1an Si-a' The*maln7a A*'i Lam/an) Se)i'i)a (aa Kemasan Plas'i1


5/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

BAB 5III

L.)am se/a)ai /ahan Te1ni1

Pen)e*'ian L.)am

Pem/ua'an L.)am

Da-'a*

Pus'a1a+++++++++++++++++++++++++++,,

A. Pengertian Bahan IsolasiBahan penyekat atau sering disebut dengan istilah isolasiadalah suatu bahan yang digunakan

dengan tujuan agar dapat memisahkan bagian bagian yang bertegangan atau bagian bagian yang

aktif. Sehingga untuk bahan penyekat ini perlu diperhatikan mengenai sifat sifat dari bahan tersebut

yang meliputi : sifat listrik, sifat mekanis, sifat termal, ketahanan terhadap bahan kimia dan lain

lain.

Bahan penyekat digunakan untuk memisahkan bagian bagian yang beregangan. Untuk itupemakaian bahan penyekat perlu mempertimbangkan sifat kelistrikannya. Disamping itu juga perlu

mempertimbangkan sifat sifat bahan penyekat tersebut.

Sifat kelistrikan mencakup resistivitas, permitivitas, dan kerugian dielektrik. Penyekat

membutuhkan bahan yang mempunyai resistivitas yang besar agar arus yang bcr sekecil mungkin

!dapat diabaikan". #ang perlu diperhatikan disini adalah bah$a bahan islasi yang higrskpis

hendaknya dipertimbangkan penggunaannya pada tempat tempat yang lembab karena

resistivitasnya akan turun. %esistivitas juga akan turun jika tegangan yang diberikan naik.

Besarnya kapasitansi bahan islasi yang berfungsi sebagai dielektrik ditentukan leh

permitivitasnya, disamping jarak dan luas permukaannya. Besarnya permitivitas udara adalah

&,'''(), sedangkan untuk *at padat dan *at cair selalu lebih besar dari itu. +pabila bahan islasi

diberi tegangan blak balik maka akan terdapat energi yang diserap leh bahan tersebut. Besarnya

kerugian energi yang diserap bahan islasi tersebut berbanding lurus dengan tegangan, frekuensi,

kapasitansi, dan sudut kerugian dielektrik. Sudut tersebut terletak antara arus kapasitif dan arus ttal

!c - r".

Suhu juga berpengaruh terhadap kekuatan mekanis, kekerasan, visksitas, ketahanan terhadap

pengaruh kimia dan sebagainya. Bahan islasi dapat rusak diakibatkan leh panas pada kurun $aktu


6/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

tertentu. aktu tersebut disebut umur panas bahan islasi. Sedangkan kemampuan bahan menahan

suhu tertentu tanpa terjadi kerusakan disebut ketahanann panas. /enurut 01 !International

Electrotehnical Commission" didasarkan atas batas suhu kerja bahan, bahan islasi yang digunakan

pada suhu diba$ah nl !misal pada pesa$at terbang, pegunungan" perlu juga diperhitungkan karena

pada suhu diba$ah nl bahan islasi akan menjadi keras dan regas.

Pada mesin mesin listrik, kenaikan suhu pada penghantar dipengaruhi leh resistansi panas

bahan islasi. Bahan islasi tersebut hendaknya mampu meneruskan panas yang didesipasikan leh

penghantar atau rangkaian magnetik keudara sekelilingnya.

2emampuan larut bahan islasi, resistansi kimia, higrskpis, permeabilitas uap, pengaruh

trpis, dan resistansi radi aktif perlu dipertimbangkan pada penggunaan tertentu. 2emampuan larut

diperlukan dalam menentukan macam bahan pelarut untuk suatu bahan dan dalam menguji

kemampuan bahan islasi terhadap cairan tertentu selama diimpregnasi atau dalam pemakaian.

2emampuan larut bahan padat dapat dihitung berdasarkan banyaknya bagian permukaan bahan yang

dapat larut setiap satuan $aktu jika diberi bahan pelarut. Umumnya kemampuan larut bahan akan

bertambah jika suhu dinaikkan. 2etahanan terhadap krsi akibat gas, air, asam, basa dan garam

bahan islasi juga bervariasi antara satu pemakaian bahan islasi didaerah yang knsentrasi kimianya

aktif, instalasi tegangan tinggi, dan suhu diatas nrmal.

Uap air dapat memperkecil daya islasi bahan. 2arena bahan islasi juga mempunyai sifat

hiigrskpis maka selam penyimpanan atau pemakaian diusahakan agar tidak terjadi penyerapan uap

air leh bahan islasi, dengan memberikan bahan penyerap uap air, yaitu senya$a P34( atau 1a1l3.

Bahan yang mlekulnya berisi kelmpk hidrksil !45" higrskpitasnya relatif besar dibanding

bahan parafin dan plietilin yang tidak dapat menyerap uap air. Bahan islasi hendaknya juga

mempunyai permeabilitas uap !kemampuan untuk dile$ati uap" yang besar, khususnya bagi bahan

yang digunakan untuk islasi kabel dan rumah kapasitr.

Didaerah trpis basah dimungkinkan tumbuhnya jamur dan serangga. Suhu yang tinggi yang

disertai kelembaban dalam $aktu lama dapat menyebabkan turunnya kemampuan islasi. 4leh

karena bahan islasi hendaknya dilapisi bahan anti jamur !paranitr phenl, dan phenta chlr

phenl".

Pemakaian bahan islasi sering dipengaruhi bermacam macam energi radiasi yang

berpengaruh dan mengubah sifat bahan islasi. %adiasi sinar matahari mempengaruhi umur bahan,

khususnya jika bersinggungan dengan ksigen. Sinar ultra vilet dapat merusak beberapa bahan

rganik, 6 yaitu kekuatan mekanik dan elastisitas. Sinar 7 sinar sinar dari rekatr nuklir, partikel

partikel radi istp juga mempengaruhi kemampuan bahan islasi.

Sifat mekanis bahan kekuatan tarik, mdulus elastisitas, dan derajat kekerasan bahan islasi

juga menjadi pertimbangan dalam memilih suatu jenis bahan islasi.


7/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

B. Sifat Sifat Bahan Isolasi+da beberapa sifat bahan penyekat yang perlu kita ketahui sebagai dasar pemahaman kita

tentang bahan penyekat. Sifat sifat tersebut meliputi sifat listrik, sifat mekanis, sifat termis dan sifat

kimia.

a) Sifat Listrik

Sifat listrik yaitu suatu bahan yang mempunyai tahanan jenis listrik yang besar agar dapat

mencegah terjadinya rambatan atau kebcran arus listrik antara hantaran yang berbeda tegangan

atau dengan tanah. 2arena pada kenyataannya sering terjadi kebcran, maka harus dibatasi sampai

sekecil8kecilnya agar tidak melebihi batas yang ditentukan leh peraturan yang berlaku !PU9 :

peraturan umum instalasi listrik".

b) Sifat Mekanis/engingat sangat luasnya pemakaian bahan penyekat, maka perlu dipertimbangkan

kekuatannya supaya dapat dibatasi hal8hal penyebab kerusakan karena akibat salah pemakaian. /isal

memerlukan bahan yang tahan terhadap tarikan, maka dipilih bahan dari kain bukan dari kertas

karena lain lebih kuat daripada kertas.

c) Sifat Termis

Panas yang timbul pada bahan akibat arus listrik atau arus gaya magnet berpengaruh kepada

penyekat termasuk pengaruh panas dari luar sekitarnya. +pabila panas yang terjadi cukup tinggi,

maka diperlukan pemakaian penyekat yang tepat agar panas tersebut tidak merusak penyekatnya.

d) Sifat Kimia

+kibat panas yang cukup tinggi dapat mengubah susunan kimianya, begitu pula kelembaban

udara atau basah disekitarnya. +pabila kelembaban dan keadaan basah tidak dapat dihindari, maka

harus memilih bahan penyekat yang tahan air, termasuk juga kemungkinan adanya pengaruh *at8*at

yang merusak seperti : gas, asam, garam, alkali, dan sebagainya.

C. Pembagian Kelas Bahan IsolasiBahan penyekat listrik dapat dibagi atas beberapa kelas berdasarkan suhu kerja maksimum.

2lasifikasi bahan islasi menurut 01 adalah seperti ditunjukkan pada tabel diba$ah ini.

6abel Pembagian kelas bahan Penyekat

KELAS

SUHU KERJA

MAKSIMUM

(C)

KELAS

SUHU KERJA

MAKSIMUM

(C)

# )' &((


8/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

+ &'( 5 &;'

0 &3' 1


9/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Dalam penyekat dalam bahan listrik terbagi menjadi tiga yaitu penyekat bentuk padat,

penyekat bentuk cair dan penyekat bentuk gas. +kan tetapi pada makalah ini kita akan membahas

tentang bahan penyekat bentuk padat.

#) $en%ekat !ent&k $adat

Beberapa bahan penyekat bentuk padat yang sesuai dengan asalnya diantaranya:#' !aan Tamban

#ang dimaksud dengan islasi bahan tambang adalah mineral atau bahan yang asal mulanya

didapat dari tambang dan digunakan sebagai islasi pada ikatan kimia atau keadaan alaminya tanpa

prses kimia atau prses termal sebelumnya. Bahan islasi mineral tersebut misalnya batu pualam,

batu tulis, klrida, mika, dan mikanit.

a' !at& $&alam

Batu pualam ialah batu kapur !1a14=" yang keras atau dlmit yang dapat diples. Pualam

merupakan bngkahan batu yang besar yang kemudian diptng ptng menjadi lempengan tebal

dengan ukuran tertentu. Bagian mukanya digerinda dengan gerinda karbrundum dan setelah cukup

rata kemudian digsk dengan batu asah. #ang terakhir adalah menggskkan dengan menggunakan

cakram berlapis kain pemles dan serbuk hijau !chrmiun ksida" sebagai bahan tambahan sehingga

permukaannya menjadi mengkilat dengan $arna yang sangat indah. arna batu pualam ada yang

putih, kuning, kelabu, merah jambu, hitam dan sebagainya, sesuai dengan piegmennya. Semakin

padat dan licin maka semakin kurang daya penyerapan airnya.

#ang padat !tua" lebih mudah penggskkannya. Batu pualam dapat dibr dengan br baja

khusus. Batu pualam mempunyai sifat mudah pecah, berat !masa jenis paling rendah 3,> g?cm =",

regas, mudah retak kalau dipanasi dan didinginkan mendadak, dan sensitif terhadap asam. Untuk

mendapatkan batu pualam yang sifat kelistrikannya baik maka bahan perlu diimpregnasi dengan

parafin, plistirin, bitumen, minyak dan sebagainya.

Dalam teknik listrik batu pualam sudah jarang sekali dipakai, terdesak leh bahan lain yang

secara teknis lebih baik dan mudah penglahannya. Dahulu banyak digunakan untuk bahan

penghubung. Sekarang, karena rupanya yang indah dan menarik, atu pualam banyak digunakan

dalam bidang arsitektur.

b' !at& T&lis

arnanya abu abu kehitaman. Strukturnya berlapis lapis sehingga dapat dibentuk sebagai

papan. Penggunaannya seperti batu pualam !sebagai panel papan hubung bagi", batu tulis lebih

mudah pecah dibanding marmer, tidak dapat diples, sifat kelistrikannya dan higrskpisnya

diba$ah marmer, masa jenis 3,; g?cm= tahan terhadap asam dan panas.

c' Kl*rida


10/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Bahan ini $arnanya abu abu, sifat kelistrikan dan kekuatan mekanisnya diba$ah batu tulis,

mudah diptng, digergaji, dan dibr. 2lrida padat sangat higrskpis, jika akan dipakai sebagai

islatr harus diimpregnasi dengan resin, misalnya bakeli yang dicairkan.

d' Asbes

Serat asbes yang ditemukan pada batu batuan !tambang" pada umumnya pendek. Pada suhu

='' @1 hingga A'' @1 asbes tidak mengalami perubahan kekuatan mekanik, tetapi pada suhu lebih

tinggi kandungan airnya akan hilang dan kekuatan mekanisnya akan turun. 2etahanannya terhadap

panas tersebut adalah karena pri prinya mudah dimasuki udara sehingga knduktivitas panasnya

akan menurun. +sbes meleleh pada suhu &&(' @1. +sbes yang banyak mengandunf feri ksida akan

menjadi semiknduktr. Untuk menaikkan kemampuan islasinya, asbes perlu diimpregnasi.

+sbes merupakan bahan yang berserat, tidak kuat dan mudah putus sehingga sebagai

penyekat listrik sebenarnya kurang baik. 6etapi asbes mempunyai keistime$aan tersendiri, yaitutidak dapat terbakar !tahan terhadap panas tinggi". adi, disamping sebagai penyekat listrik. Biasanya

asbes dipakai sebagai penyekat listrik untuk tegangan rendah.

Dalam pemakaian, asbes dipintal menjadi semacam benang kasar. 5al ini dilakukan untuk

mendapatkan kekuatan mekanis yang lebih baik. /engingat keistime$aan asbes, yaitu mempunyai

sifat tahan panas, maka asbes banyak digunakan dalam peralatan listrik untuk keperluan rumah

tangga, misalnya setrika listrik, kmpr listrik dan alat alat pemanas listrik.

Untuk penyekat panas, elemen elemen pemanas dibalut dengan benang asbes, misalnya

untuk mesin mesin las dan pemanggang !ven". +sbes juga dipergunakan pada mesin mesin

listrik yang bekerja dengan beban berat dan tidak teratur, karena disitu akan timbul panas yang tinggi,

misalnya pada mtr mtr tram listrik, derek dan kmpresr.

9ilitan lilitan mtr tersebut dibalut bukan dengan penyekat lain, tetapi dengan asbes.

Untuk memperingati daya sekat listriknya, asbes dicelup dalam vernis, sirlak atau bahan penyekat

lainnya hal tersebut juga memperkuat daya mekanis dan menjadikannya lebih tahan air. Selain dibuat

benag, asbes dibuat lempeng lempeng tipis yang disebut kertas asbes. Serat serat asbes dipres

dengan dilapisi kertas ditambah dengan bahan perekat, dipakai sebagai pembungkus elemen elemen

pemanas listrik. Semen asbes dibuat dari bahan semen prtland sebagai pengikat dan asbes sebagai

pengisi, dipres dalam keadaan dingin dan dibuat dalam bentuk papan, lempeng, tabung?pipa dan

untuk panel distribusi. +sbes banyak sekali dijual sebagai barang jadi. Pada bentuk lempeng untuk

penyekat mungkin dapat terjadi bunga api, misalnya pada kntak kntak penghubung. Bentuk

tabung?pipa dipakai untuk selngsng yang menghendaki penyekatan.

e' Mika

/ika merupakan islasi mineral !bahan tambang". 6ahanan listrik dan kekuatan mekanisnya

tinggi, tahan panas dan tahan dari pengaruh uap air, sangat ringan, elastis, $arnanya bening


11/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

!transparan" dan licin mengkilat, bentuknya berlapis lapis. Pada suhu tinggi !diatas batas suhu

kerja" mika akan mengeluarkan air yang merupakan bagian dari susunannya. 2ebeningannya

berkurang atau menjadi kusam. Dalam keadaan demikian mika telah kehilangan kekuatan

mekanisnya, mudah retak retak sehingga daya sekatnya berkurang. Pada suhu &3(' @1 hingga &=''

@1 susunn kristal mika berubah sama sekali dan mulai meleleh.

/ika digunakan sebagai islasi pada mesin mesin besar dengan tegangan kerja yang tinggi,

misalnya generatt turb, generatr hidr pada pembangkit, mtr mtr araksi. Disitu mika

dipakai untuk menyekat kmulatr antara lamel lamel dan sebagai dielektrik kndensatr. /ika

juga dapat digunakan untuk kaca penjenguk pada tungku tungku !untuk melihat dalam dari tungku".

Selain daripada itu maka banyak dipakai dalam industri alat alat rumah tangga, untuk menyekat

elemen elemen pemanas dan alat pemasak !kmpr listrik", setrika listrik, pemanggang rti dan lain

sebagainya./ika adalah mineral dengan kristal mnklin, yaitu kristal yang sumbu sumbu ruangnya !C,

y, *" sama panjang, dua sudut antara sumbu sumbu sama yaitu )'@. 6erdapat beberapa macam mika,

diantaranya mika yang umum dijumpai adalah muscvit dengan rumus kimia

234.=+l34=.>Si43.3534 dan flgfit dengan rumus kimia !234.>/g4. =+l34=. >Si43.3534". Unsur

dari mika jenis lain mungkin besi, natrium atau kalsium. Sifat islasi dan mekanis muskvit lebih

baik dibanding flgfit. Permitivitas mika adalah A sehingga &'. Sifat sifat pengislasian mika

searah panjangnya adalah semakin rendah dibanding dengan kearah melintangnya. %esistivitas

vlumenya paling rendah adalah &') hm8cm, sedangkan tan naik hingga ',&. /uskpit

mempunyai ketahanan abrasi yang lebih tinggi dibandingkan dengan plgfit. Sifat ini penting untuk

menentukan pilihan bahan islasi bagian bagian yang bergerak, misalnya kmutatr.

Suhu sampai terjadi penguapan !dehidrasi" pada muskvit adalah (''@ hingga >''@ 1,

sedangkan untuk flugfit adalah ;''@ hingga )''@ 1. Untuk itu maka flugfit banyak digunakan pada

peralatan rumah tangga, misalnya penyekat pemanggang, setrika dan sebagainya. enis jenis

plgfit yang banyak mengandung air !hydrated8flgpite" adalah agak lunak dan kemampuan

islasinya lebih rendah. lgpit jenis ini mulai menunjukkan gejala kerusakan pada suhu &('@hingga 3('@ 1.

/aka biasanya diperleh secara alami bersama sama dengan mineral lainnya seperti kuarsa.

Sering juga ditemukan sebagai jalur sepanjang 3cm hingga beberapa meeter pada pegmatit. Pegmatit

merupakan sumber bahan yang murah untuk pembuatan muskvit kmersial. Setelah diadakan

penambangan, mika mentah ditingkatkan kualitasnya, diptng dan dibersihkan dari bahan ikutan

lainnya. Selanjutnya dibentuk menjadi lembaran lembaran yang sesuai dengan standar masing

masing negara penghasil, misalnya empat persegi panjang dengan perbandingan panjang dan

lebarnya & : & hingga & : = dengan luas tertentu yang umumnya diba$ah & m 3. 2etebalan standar


12/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

adalah ','& hingga ','= mm. 2andungan besi ksida atau mineral lainnya didalam mika disebut spt.

2andungan menyebabkan berkurangnya kemampuan islasi mika.

Bahan flureflgpit sintesis adalah bahan cadangan yang digunakan untuk menggantikan

bahan mika alami. Bahan ini didapat dengan melelehkan jenis mika khusus didalam tanur tinggi pada

suhu tinggi sehingga mika menjadi lumer dan kemudian dikristalisasi.

f' Mikanit

/ika diperleh dari tambang dengan jumlah besar dengan ukuran atau dimensi yang tidak

teratur sementara alat alat listrik ukurannya tertentu dan bervariasi. Untuk keperluan itu dibuat

mikanit, yaitu mika yang dibuat sesuai dengan yang dikehendaki. Seringkali pada salah satu sisi

mikanit dilapisi dengan kertas atau kain dengan tujuan untuk mendapatkan kekuatan mekanis yang

lebih tinggi atau untuk menjaga agar tidak terjadi keretakan ketika mika dibengkkkan.

6ujuan melapis lapis mika dan kadang kadang dengan tambahan lapisan kain, kertas atau

pita ialah memperleh tebal yang diinginkan sehingga mempertinggi daya sekat listrik dan

menambah kekuatan mekanis, terutama agar tidak retak jika digulung atau dilipat !dengan lapisan

mika".

Beberapa cnth mikanit dibahas diba$ah ini :

Mikanit K*m&tat*r/ikanit kmutatr mengandung bahan pengikat maksimum AE, masa jenisnya 3,A

hingga 3,> gr?cm= , digunakan untuk bahan islasi antara lamel lamel pada kmutatr mesin

arus searah. 2arena pada $aktu pengerjaannya digunakan tekanan tinggi dan mengandung

sedikit resin, maka bahan ini tahan arus $alaupun mendapatkan tekanan yang tinggi dan suhu

kerja &;'@ 1. tulah sebabnya mikanit ini tepat untuk penyekat lamel lamel kmutatr.

2ntraksi mekanit pada suhu 3'@ 1 tidak lebih dari )E dengan tekanan hingga >'' kg?cm3.

Mikanit Lem+enan

9empeng mekanit muskvit atau flagpit atau dari paduan keduanya dengan bahanpengikat sirlak atau gliptal. Perbandingan mika dengan campurannya pada pita mika adalah

sekitar A : & . dalam hal ini lempengan diperlukan untuk islasi yang tidak memerlukan

bengkkan !misal untuk pembuatan cincin". Baik mekanit kmutatr maupun mekanit

lempengan terglng mekanit keras.

Mikanit Cetakan

/ikanit ini dibuat berbagai bentuk sesuai dengan keperluan. 1ara pembentukkannya

adalah dengan memanasinya dan kemudian mencetaknya sebelum didinginkan.

Penggunaannya antara lain sebagai pengislasi antara prs dengan kmutatr dan antara

prs dengan inti rtr. /ikanit cetakan dipabrikasi dengan ketebalan ',& hinga ',( mm


13/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

dengan bahan pengikat sirlak atau gliptal dengan kmpsisi bahan pengikat ; hingga 3(E dan

sisanya adalah mika.

Kertas Mika

2ertas mika termasuk jenis mikanit cetakan, dibuat dari muskvit atau flgpit

dengan bahan pengikat sirlak atau resin sintesis, dipabrikasi dengan bentuk gulungan sebesar

',A m dengan tebal ',&( hingga ',= mm, salah satu sisinya dilapisi dengan kertas setebal ','(

hingga ','> mm. Penggunaannya adalah untuk membuat islasi yang keras pada belitan

jangkar mesin tegangan tinggi.

Mikanit "leksibel

/ikanit fleksibel diprduksi dalam bentuk lemmpengan dengan ketebalan ',&( hingga

','> mm, terbuat dari muskpit atau flgpit yang dilapisi dengan minyak vernis bitumen

atau dilspisi minyak vernis gliptal. /ikanit fleksibel jenis lain adalah yang kedua sisinya

dilapisi kertas dengan ketebalan ',3 hingga ',( mm. /ikanit fleksibel yang tanpa pelapiskertas mengandung kmpsisi mika sebanyak FA hingga )'E sedangkan yang dilapisi kertas

mengandung mika sekitar ='E. Pada suhu kamar, mikanit fleksibel dapat dibengkkkan tanpa

pemanasan. Penggunaannya antara lain sebagai pengislasi yang fleksibel, pengislasi alur

pada mesin listrik.

$ita Mika

Biasanya tebalnya antara ',& sampai ',&; mm dan dalam bentuk gulungan dengan

lebar sedikitnya A' cm. Gulungan tersebut kemudian diptng ptng menjadi pita dengan

lebar &3 sampai =( cm.Pita mika dibuat dari muskvit atau flgpit, dilapisi vernis. Hernis yang digunakan

ber$arna muda !bening" dan tua !hitam". #ang $arna muda lebih tahan panas dan khusus

dipakai untuk lilitan rtrpada generatr turb sehingga sering dinamakan pita mika rtr.

2adang kadang ada pula pita mika yang dilapisi dengan sutera atau kain kaca.

+da pula salah satu jenis mika yang disebut samika. Samika dibuat dengan

memanaskan serat mika hingga suhu ;'' @1, kemudian merendamnya didalam larutan sda

dan dimurnikan dengan asam chlrida atau asam sulfat encer. Selanjutnya mika yang sudah

mengembang, bersama sama dengan airnya, diangkat dan dijadikan bubur yang diberi

beberapa macam pengikat !bahan rganik" untuk kemudian dijadikan kertas mika tebal dan

kemudian dipabrikasi dengan mesin pembuat kertas mika. Bahan pengikat maupun pelapisnya

hendaknya sesuai dengan kelas mika !kelas 1 dan 5", kecuali kalau akan digunakan pada

suhu diba$ah suhu kerja mika. Bahan pengikat yang sering digunakan adalah senya$a

amnium fsfat atau kaca. 5asilnya disebut kertas slyudinit atau kertas samika. Dalam

banyak hal bahan ini dapat menggantikan fungsi dari mikanit, kertas mika dan pita mika.

Bahan islasi mika sintetis perlu dipikirkan karena tingginya biaya pembuatan danbanyaknya limbah yang dihasilkan dalam pembuatan mikanit.


14/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

1 Kaca#'# $enertian Kaca

2aca adalah salah satu prduk industri kimia yang paling akrab dengan kehidupan kita sehari8

hari. Iamun tidak banyak yang kita ketahui mengenai kaca tersebut. Dipandang dari segi fisika kaca

merupakan *at cair yang sangat dingin. Disebut demikian karena struktur partikel8partikel

penyusunnya yang saling berjauhan seperti dalam *at cair namun dia sendiri ber$ujud padat. ni

terjadi akibat prses pendinginan !cling" yang sangat cepat, sehingga partikel8partikel silika tidak

sempat menyusun diri secara teratur. Dari segi kimia, kaca adalah gabungan dari berbagai ksida

anrganik yang tidak mudah menguap , yang dihasilkan dari dekmpsisi dan peleburan senya$aalkali dan alkali tanah, pasir serta berbagai penyusun lainnya. 2aca memiliki sifat8sifat yang khas

dibanding dengan glngan keramik lainnya. 2ekhasan sifat8sifat kaca ini terutama dipengaruhi leh

keunikan silika !Si43" dan prses pembentukannya.

#', $r*ses $emb&atan Kaca

ujud silika a$alnya adalah pasir, yaitu pasir silika. 2aca merupakan substansi kimia yang

serupa dengan kuarsa. Silika mempunyai titik lebur sekitar 3''' derajat celcius. Dua kmpnen

penting dalam pembuatan kaca yang baik adalah mencampurkan sda !sdium karbnat !Ia314="",

atau ptasy dengan kalium karbnat, yang dapat menurunkan titik lebur kaca menjadi sekitar &'''

derajat celcius. Bahan sda menjadikan kaca larut, sedangkan kapur !kalsium ksida, 1a4" adalah

bahan yang menyebabkan kaca sukar larut. Silikn !H" ksida ialah mlekul kvalen raksasa. 4lehkarena itu, silikn !H" ksida dapat digunakan untuk mengatasi setiap ikatan kvalen antara atm

dalam struktur raksasa. /aka, silikn !H" ksida mempunyai titik lebur yang sangat tinggi, yaitu

&F&' derajat celcius. Pada silikn !H" ksida, setiap atm silikn diikat secara kvalen kepada A

atm ksigen dalam bentuk tetrahedrn dengan sudut antara ikatan &').(@. Unit itu diulangi secara

tidak terhingga dengan tiap atm ksigen terikat pada 3 atm silikn untuk membentuk mlekul

kvalen raksasa seperti struktur berlian. 2aca merupakan bahan yang terbentuk apabila bahan cair

tidak berkristal disejukkan dengan cepat, dengan itu tidak memberikan cukup massa untuk jaringan

kristal bisa terbentuk. 6erdapat dua macam kaca silika, yaitu kaca silika bening dan kaca silika tidak

bening, tetapi tembus cahaya !translucent". 2aca silika bening mempunyai sifat yang lebih baik

daripada kaca silika tidak bening. Pada kaca silika yang tidak bening terdapat gelembung8gelembung

udara di dalamnya. 5al ini dapat dimaklumi, karena prses pembuatan kaca silika bening lebih sulitdaripada kaca silika tidak bening. ika kristal kuarsa dalam jumlah besar diperlukan, bisa digunakan

pasir kuarsa biasa !pasir kali". /assa jenis kaca kuarsa adalah 3,3 g?cm=.

#'- Macam.Macam Kaca

2ebanyakan kaca silika yang digunakan di dalam keteknikan mempunyai berbagai substansi

yang ditambahkan ke Si43, sehingga membuatnya lebih mudah direkayasa, tetapi titik fusinya

menjadi lebih rendah. 2aca8silika di dalam keteknikan diklasifikasikan menjadi tiga kelmpk, yaitu

#' Kaca alkali tan+a *ksida berat

2aca ini mempunyai titik lebur yang agak rendah. Pemakaiannya antara lain untuk btl dan

kaca jendela.

,' Kaca alkali %an menand&n *ksida berat


15/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

2aca ini mempunyai sifat kelistrikan yang tinggi dibandingkan dengan kaca alkali kelmpk

&. 2aca flint ditambah dengan Pb4 atau kaca cr$n ditambah dengan Ba4 digunakan sebagai

kaca ptik. 2aca khusus untuk bahan dielektrik kapasitr adalah kaca flint yang disebut mins.

Di antara kaca8kaca cr$n terdapat jenis yang disebut pireks. Pireks mempunyai kefisien

thermal ==. &'8F per 1 dan mampu menahan perubahan suhu yang mendadak.

-' Kaca n*n alkali

Penggunaan kaca ini adalah sebagai kaca ptik dan bahan islasi listrik. Beberapa jenis kaca

dari kelmpk ini mempunyai titik pelunakan yang sangat tinggi.

#'/ $emanfaatan Kaca

Pemakaian kaca pada keteknikan antara lain :

&. Pembuatan bla lampu, tabung elektrnik, penyangga filamen

6itik pelunakan kaca ini tidak terlalu tinggi, muai panjangnya hendaknya dibuat mendekati

muai panjang lgam maupun paduannya yang disangga. 9gam yang dimaksud adalah $lfram,

mlibdenum.

3. Untuk bahan dielektrik pada kapasitr /ins adalah salah satu jenis kaca permeabilitas relatiftinggi yaitu F,(, sudut kerugian dielektrik !tan J" kecil pada frekuensi &/5*, suhu 3'1, tan J K

'.''') pada frekuensi &/5*, suhu 3''1, tan J K ',''&3. 2aca mins mempunyai L K ;,3 . &'F

per 1. massa jenis =,> g?cm=.

=. Untuk membuat berbagai islatr

/isalnya islatr penyangga, islatr antena, islatr len, dan islatr bushing. Untuk

penggunaan ini, selain sifat kelistrikan yang baik juga dituntut mempunyai kekuatan mekanis

yang tinggi, tahan terhadap perubahan suhu yang mendadak, dan tahan terhadap pengaruh kimia.

enis kaca yang digunakan untuk keperluan ini antara lain kaca silika, pireks kalium8natrium.

A. Pelapisan lgamSalah satu jenis kaca adalah enamel !bukan enamel vernis". 0namel dalam hal ini dapat

digunakan untuk pelapisan lgam atau benda lain sejenisnya, misalnya dudukan lampu, reflektr,

barang8barang dekratif yang tujuannya untuk mendapatkan permukaan yang lebih bagus.

0namel juga dapat digunakan sebagai islasi listrik, yaitu untuk melapisi resistr tabung !ka$at

yang dililitkan pada tabung tersebut adalah resistr, antara lain : nikrm, knstantan". Dalam hal

ini, enamel dileburkan dan kemudian tabung keramik yang sudah dililiti ka$at tersebut

dicelupkan sehingga sela8sela di antara lilitan diisi enamel. 6ujuannya di samping untuk

mengislasi lilitan, juga melindungi lilitan terhadap uap, debu, dan ksidasi udara pada suhu

kerja yang tinggi. 0namel dipabrikasi dengan meleburkan kmpnen8kmpnennya yang halus,

kemudian dituangkan sedikit demi sedikit dalam keadaan meleleh ke dalam air yang dingin

hingga membentuk seperti bla, selanjutnya dihaluskan menjadi bubuk. Pemakaian enamel untukpelapisan dapat dilakukan dengan cara kering maupun basah. Pada pelapisan kering, perangkat

yang akan dilapisi dipanasi hingga suhu tertentu kemudian dimasukkan ke dalam bubuk enamel.

Dengan demikian maka bubuk di sekelilingnya akan meleleh dan melapisi perangkat tersebut.

Prses ini diulang berkali8kali hingga diperleh ketebalan lapisan yang diinginkan. Pada

pelapisan basah, mula8mula enamel diaduk dengan air sehingga menjadi bubur enamel yang

digunakan untuk melapisi perangkat yang dimaksud. Selanjutnya perangkat yang sudah dilapis

tersebut dikeringkan, lalu dipanaskan dengan ven sehingga enamel meleleh dan dengan

demikian melapisi perangkat. Untuk keperluan pelapisan ini, kefisien muai panjang enamel

harus diusahakan sama dengan muai panjang perangkat yang dilapisi. 2mpnen elamen untuk

pelapisan resistr tabung !kaca brn8timah hitam dengan mangan perksida" adalah sangat

sederhana yaitu : 3FE Pb4, F'E 5=B4= dan =E /n43. 6itik lebur enamel M >''1. 0namel

akan hilang $arnanya dan sebagian akan melarut jika direndam dalam air dalam $aktu yang


16/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

lama. Untuk menambah ketahanan enamel terhadap air dan panas biasanya ditambahkan pasir

kuarsa. Sedangkan untuk menambahkan kemampuan lekatnya, enamel yang digunakan untuk

melapisi baja atau besi tulang, ditambah Ii dan 1.

#'0 Sifat.Sifat Kaca

&. /assa jenis kaca berkisar antara 3 hingga ;,& g?cm=.

3. 2ekuatan tekannya >''' hingga 3&''' kg?cm3.

=. 2ekutan tariknya & hingga ='' kg?cm3

2arena kekuatan tariknya relatif kecil, maka kaca adalah bahan yang regas. alaupun kaca

adalah substansi berngga, tetapi tidak mempunyai titik leleh yang tegas, karena pelelehannya

adalah perlahan8lahan ketika suhu pemanasan dinaikkan.

(. 6itik pelembekan kaca berkisar antara ('' hingga &F''@ 1

/akin sedikit kandungan Si43 makin rendah titik pelembekan kaca. Demikian pula halnya

dengan muai panjang !L", makin banyak kadar Si43 yang dikandungnya akan makin kecil L nya.

>. /uai panjang untuk kaca berkisar antara (,(. &'8F hingga &('. &'8F per derajat celcius. Iilai

dari angka muai panjang adalah sangat penting bagi suatu kaca dalam hubungannya dengan

kemampuan kaca menahan perubahan suhu. Piranti dari kaca yang dipanaskan atau didinginkansecara tiba8tiba akan meregang. 5al ini disebabkan distribusi suhu yang tidak merata pada lapisan

luarnya dan keadaan tersebut menyebabkan piranti retak. ika kekuatan tarik piranti kaca lebih

rendah dari kekuatan tekannya, maka pendinginan yang mendadak pada permukaannya akan

lebih memungkinkan terjadinya keretakan dibandingakan dengan pemanasan yang tiba8tiba. 2aca

silika jenis %ed85t akan lebih aman dalam hal pendinginan atau pemanasan tiba8tiba karena

kaca jenis ini mempunyai L yang sangat rendah. Piranti kaca yang dindingnya tipis, ketahanannya

terhadap perubahan panas mendadak lebih baik dibandingkan dengan piranti kaca yang

dindingnya tebal. 5al ini karena dipengaruhi faktr kerataan pemuaian permukaan kaca bagian

luar dan dalam dinding piranti adalah tidak sama. 2aca yang digunakan untuk suatu perangkat

dan pada perangkat tersebut terdapat juga lgam, misalnya : lampu pijar dan tabung sinar katde,

maka nilai L nya harus disesuaikan, yaitu harus rendah karena selalu bekerja pada suhu yangcukup tinggi. Dengan demikian, maka tidak terjadi keretakan di bagian kacanya pada $aktu

perangkat tersebut digunakan. 2emampuan larut kaca terhadap bahan lain akan bertambah sesuai

dengan kenaikkan suhunya. 2aca yang mempunyai kekuatan hidrlik rendah ketahanan

permukaannya pada media yang lembab adalah kecil. 2aca silika mempunyai ketahanan hidrlik

paling tinggi. 2ekuatan hidrlik akan sangat berkurang jika kaca diberi alkali. Pada

kenyataannya, kaca silika adalah tidak peka terhadap asam kecuali asam flurida. Pada pabrikasi

kaca, asam flurida digunakan untuk membuat kaca embun. Pada umumnya kaca tidak stabil

terhadap pengaruh alkali. Sifat8sifat elektris dari kaca dipengaruhi leh kmpsisi dari kaca itu

sendiri. 2aca yang digunakan untuk teknik listrik pada suhu nrmal diperlukan syarat8syarat

antara lain : resitifitas berkisar antara &'; hingga &'&F N8cm, permitivitas relatif Or berkisar

antara =,; hingga &>,3, kerugian sudut dielektriknya ',''= hingga ','&, tegangan break8d$n 3(hingga (' kH?mm. 2aca silika mempunyai sifat kelistrikan yang paling baik. Pada suhu kamar,

besarnya resitivitas adalah &'F N8cm, Or =,; dan sudut dielektriknya pada & /5 adalah ','''=.

ika kaca silika ditambahkan natrium atau kalium, maka resitivitasnya akan turun, sudut

dielektriknya naik sedikit. Sering kali ksida lgam alkali ditambahkan pada pembuatan kaca

dengan maksud agar sifat8sifat kaca menjadi lebih baik. 4ksida8ksida tersebut dimasukkan ke

dalam kaca sebagai pemurnian bahan8bahan mentah. 2eberadaan natrium dalam kaca adalah

lebih tidak menguntungkan dari kalium. 2arena in Ia adalah sangat kecil ukurannya dan sangat

mudah bergerak di dalam medan listrik. tulah sebabnya mengapa Ia dapat menambah

knduktifitas kaca. 2aca yang mengandung ksida8ksida dua lgam alkali yang berbeda

dimungkinkan mempunyai sifat islasi yang lebih tinggi dibandingkan jika kuantitas ksidanya

hanya mengandung & bagian dari kuantitas ksida dua lgam !efek netralisasi atau plialkalin".

2emampuan islasi kaca juga dapat lebih baik jika ditambah Pb4 atau Ba4.


17/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

2 Porselin,'# $enertian $*rselin

Prselin adalah bahan islasi kelmpk keramik yang sangat penting dan luas penggunaannya.stilah bahan8bahan keramik adalah digunakan untuk semua bahan anrganik yang di bakar dengan

pembakaran pada suhu tinggi dan bahan asli berubah substansinya. Prselin terbuat dari tanah liat

china !china clay" yang terdapat di alam dalam bentuk alumunium silikat. Bahan tersebut dicampur

kalin, felspar dan Quarts. 2emudian campuran ini dipanaskan dalam tungku yang suhunya dapat

diatur. Bahan prselin dibakar sampai keras, halus mengkilat dan bebas dari lubang8lubang. Untuk

mendapatkan sifat8sifat listrik dan sifat mekanis yang baik, harus dipilih suhu pemrsesan bahan

islasi yang sesuai, karena jika bahan islasi diprses pada suhu yang agak rendah, sifat mekanisnya

baik, tetapi bahan tetap berlubang8lubang. Sedangkan jika diprses pada suhu yang tinggi, lubang8

lubangnya berkurang tetapi bahan menjadi rapuh. slatr prselin yang baik secara mekanis

mempunyai kuat dielektrik kira8kira >' kH?cm, kuat tekan dan kuat tariknya masing8masing F'.'''

kg?cm3 dan ('' kg?cm3.

,', $r*ses $emb&atan $*rselin

Prses pembuatan perangkat dari prselin secara garis besar yaitu, setelah tanah liat dibersihkan

dari ktran8ktran misalnya kerikil, kemudian dicampur dengan air hingga hmgen !tetapi tidak

terlalu encer seperti bubur". Selanjutnya adalah tahap pembentukan, yaitu dengan putaran,

penekanan, cetakan, dan ekstrusi. Selanjutnya setelah perangkat terbentuk, dikeringkan lalu diadakan

pelapisan dengan gelas !gla*ing" dan terakhir adalah tahap pembakaran. Perlu di ingat bah$a prses

pembuatan perangkat dari keramik sejak masih basah hingga selesai di bakar akan terjadi pengecilan

dimensi. Sedangkan pada prses pelapisan dengan gelas dan pembakaran menentukan sekali kualitas

prduk. Pada pelapisan dengan gelas, kaca halus atau bahan dasar kaca atau campuran keduanya

dipanaskan hingga meleleh, kemudian digunakan melapisi perangkat yang dikehendaki dengan caramencelupkan benda atau permukaan yang diinginkankan untuk dilapisi. Dengan pelapisan gelas

seperti ini digunakan untuk memperkuat dan sekaligus menghiasi permukaan, akan menjadikan

prduk prselin makin sedikit kemampuannya menyerap air, mudah dibersihkan, menghilangkan

retak8retak yang ada di permukaan. Dengan pelapisan gelas, arus bcr yang melalui permukaan

islatr akan lebih kecil terutama pada keadaan basah dan sekaligus dapat menaikkan tegangan

terjadinya busur api !flashver". Seperti pada penggunan kaca bersama8sama dengan lgam kefisien

termal antar pelapis dan yang dilapisi harus sama. ika gelas pelapisnya mempunyai lebih kecil

daripada yang dilapiskan, akan terjadi kmpresi pada ketika suhu rendah. Sedangkan jika kaca

pelapis mempunyai yang lebih besar dari pada yang dilapisi pada $aktu terkena suhu diatas

nrmal, pelapisnya akan retak !bentuk retaknya kecil memanjang" yang disebut cra*ing. %etak iniakan menurunkan kekuatan mekanik benda. Untuk pelapisan benda8benda prselin yang besar dapat

dilakukan dengan menuangkan bahan pelapis pada permukaannya. Selanjutnya setelah benda itu

dilapis, dikeringkan dan dilakukan pembakaran. /aksud dari pembakaran adalah untuk mendapatkan

kekuatan mekanik, kemampuan islasi dan ketahanan terhadap air yang lebih tinggi. Selama

pembakaran, struktur kristal dari tanah liat !bahan dasar keramik" akan berubah, air yang dikandung

akan hilang. Selama pembakaran juga akan terjadi lubang8lubang kecil. Untuk menutup lubang8

lubang tersebut digunakan bahan yang disebut feldpar. eldpar selama pembakaran akan meleleh

sehingga mengisi lubang8lubang kecil yang terjadi tersebut sekaligus berfungsi sebagai bahan

penguat. Untuk pembuatan islatr prselin diperlukan suhu berkisar antara &=''' 1 hingga &(''' 1

dalam jangka $aktu 3' hingga F' jam. 2enaikan suhu dari nrmal hingga suhu diatas adalah

perlahan8lahan. Setelah mencapai suhu yang diinginkan, pendinginannya dilakukan secara perlahan8lahan sebelum di keluarkan dari ven. Untuk pembakaran atau pemanasan dalam ven dapat

digunakan slar, gas, batu bara atau listrik. 1ara pembakaran pada benda yang akan di buat


18/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

!sebelumnya dikeringkan" diletakkan dalam ruang bakar agar tidak berhubungan langsung dengan

nyala api atau lilitan elemen pemanas yang digunakan pemanas listrik. 5al ini untuk menghindari

pemanasan yang tidak merata dan pembentukan jelaga. Bagian8bagian dasar dari benda tidak perlu

dilapis dengan gelas agar tidak melekat dengan dasar ruang pembakaran jika sudah dingin. +da dua

macam ven untuk pembakaran prselin, yaitu jenis pemanggang !kiln" dan jenis ter$ngan. Pada

ven jenis pemanggang, prses pembakaran dan pendinginan dilakukan secara serentak untuk

beberapa benda kerja. Untuk industri kecil, ven ini tepat digunakan. 4ven jenis kedua yaitu jenis

ter$ngan pemanggangan. Dalam ven ini, benda yang dipanaskan dile$atkan melalui ven secara

perlahan8lahan. Panjang ven ini dapat mencapai &'' meter, terdiri dari tiga bagian prses yaitu :

daerah pemanasan, daerah pemanggang dan daerah pendinginan. Suhu tertinggi adalah di daerah

tengah, yaitu daerah pemanggang dan bagian pinggir lebih dingin. Dengan demikian selama

perjalanan benda8benda kerja akan terjadi pemanasan dan pendinginan secara bertahap dan perlahan8

lahan. 2arena pada ven jenis ter$ngan ada bagian yang selalu begerak !untuk menempatkan

benda kerja", maka pemanasan terhadap benda kerja adalah terus menerus, demikian pula

pengambilan bagi benda kerja yang selesai dipanasi tidak perlu memadamkan ven. Pengecilan yang

terjadi selama prses pembuatan benda prselin dari keadaan basah hingga pembakaran adalah

sebesar 3'E. 2arena itu untuk pembuatan benda prselin pada $aktu mentah harus lebih besar dariukuran akhir yang dikehendaki. Iamun, pada prakteknya sulit didapat ukuran yang presisi, karena

hal ini dipengaruhi kmpsisi bahan dan kndisi pembakarannya. Umumnya prduk8prduk prselin

tleransi yang masih dapat ditlerir berkisar antara 3 hingga (E. Benda8benda prselin disarankan

tidak disambung dengan menggunakan sekrup, tetapi untuk menyambungnya menggunakan lem,

semen atau diikat dengan lgam.

,'- Sifat.Sifat $*rselin

Sifat8sifat pselin adalah sebagai berikut : &. /assa jenisnya berkisar antara 3,= hingga 3,(

g?cm=. 3. 2efisien muai panjang !R" = . &'8> hingga A,( . &'8> per '1. 5al ini perlu mendapatkan

perhatian jika dilem dengan semen atau diikat dengan lgam, karena R semen K && . &'8> per '1, R

baja K &A . &'8> per '1. =. 2ekuatan tekan prselin adalah A''' hingga >''' kg?cm3. A. 2ekuatantarik ='' hingga ('' kg?cm3 untuk yang menggunakan pelapis, 3'' hingga ='' kg?cm3 yang tanpa

pelapis. (. 2ekuatan tekuk ;' hingga &'' kg?cm3. Prselin lebih regas daripada kaca.

Sedangkan, sifat kelistrikan prselin antara lain :

&. 6egangan tembus berkisar antara &' hingga =' kH?mm.

3. %esistifitas &'&& hingga &'&A cm.

=. Permitifitas !T" berkisar antara > hingga F, tan ','&( hingga ','3.

A. Sudut kerugian dielektrik akan naik jika suhu dinaikkan.

Penggunaan islatr pada tegangan tinggi, yang juga harus menjadikan pertimbangan adalah

tegangan pelepasan !discharge8vltage". 6egangan pelepasan adalah tegangan yang dikenakan pada

islatr yang menyebabkan mengalirnya arus listrik melalui permukaan di antara elektrda8elektrda.Dalam banyak kasus, pelepasan ini menyebabkan busur api pada permukaan islatr. Busur api ini

dapat terjadi pada keadaan kering maupun basah !curah hujan A,( hingga (,( mm?menit". Pada

pengujian busur api dilabratrium kndisi ini dapat diciptakan, untuk mengetahui kelayakan suatu

islatr digunakan dilapangan. slatr gantung atau islatr tarik pada tegangan tinggi !bentuknya

seperti cakram" pada bagian ba$ahnya dibuat berlekuk8lekuk agar air hujan tidak merambat

melaluinya. Banyak islatr gantung atau islatr tarik tergantung besarnya tegangan yang diislasi.

1nth : untuk tegangan &&' kH diperlukan &' hingga &3 islatr, sedangkan untuk A'' kH terdiri

dari 3' hingga 3A islatr. 5ubungan atau klerasi antara besarnya tegangan kerja dengan banyaknya

islatr yang diperlukan.


19/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

,'/ Kelebian dan Kek&ranan $*rselin

Beberapa kelebihan islatr prselin?keramik antara lain:

&. Stabil, adanya ikatan inik yang kuat antaratm yang menyusun keramik, seperti silikn dan

ksigen dalam silica dan silicates, membuat strukturnya sangat stabil dan biasanya tidak mengalami

degradasi karena pengaruh lingkungan. ni berarti bah$a islatr keramik tidak akan rusak leh

pengaruh UH, kelembaban, aktivitas elektrik, dsb.

3. /empunyai kekuatan mekanik yang baik, merupakan ciri alami bah$a bahan keramik

mempunyai sifat mekanik yang kuat, sehingga pada pemakaian islatr prselin sebagai terminal

kabel, bushing, dan arrester surya tidak memerlukan material lain untuk meykngnya.

=. 5arganya relatif murah, penyusun prselin seperti clay, feldspar dan Quart* harganya relatif

murah dan persediaannya berlimpah.

A. 6ahan lama, prses pembuatan prselin yang terdiri dari beberapa prses seperti pencetakan

dan pembakaran dalam mengurangi kadar air menyebabkan prselin mempunyai sifat a$et.

Iamun, ada pula kekurangan dari islatr prselin?keramik yaitu:

&. /udah pecah, islatr prselin rentan pecah pada saat diba$a maupun saat instalasi.

Handalisme merupakan faktr utama yang menyebabkan islatr pecah.

3. Berat, salah satu sifat dari keramik adalah mempunyai massa yang berat. 4leh karenanya, pada

islatr prselin berukuran besar dan berat biasanya mahal karena biaya yang dikeluarkan lebih besar

untuk pengiriman dan instalasi.

=. Berlubang akibat pembuatan kurang sempurna, berdasarkan pengalaman islatr prselin yang

berlubang dapat meyebabkan terjadinya tegangan tembus internal !internal dielectric breakd$n".

3. Bentuk gemetri kmpleks, prselin mempunyai relatif mempunyai karakteristik jarak rayap

yang kecil, leh karenanya untuk memperpanjang jarak rayap tidak dilakukan dengan memperbesar

diameter atau memperpanjang islatr melainkan mendesain islatr dengan membuat shed8shed.5al ini membuat bentuknya menjadi kmpleks.

=. /udah terplusi, permukaan prselin bersifat hidrphilik, yang berarti bah$a permukaan

prselin mudah untuk menangkap air, sehingga pada kndisi lingkungan yang berplusi mudah untuk

terbentuk lapisan knduktif di permukaannya. 5al ini yang dapat menyebabkan kegagalan islasi

yaitu flashver.


20/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

1. Definisi Konuktor2nduktr atau penghantar adalah bahan yang dapat menyalurkan energi listrik dari satu titik

ke titik lain. Penghantar dalam teknikadalah *atyang dapat menghantarkan arus listrik, baik berupa

*at padat, cair atau gas. 2arena sifatnya yang knduktif maka disebut knduktr.

2nduktr yang baik adalah yang memiliki tahanan jenis yang kecil. Pada umumnya l%ga!"ersi.atknduktif. 0mas,perak, tembaga,alumunium, *ink,besiberturut8turut memiliki tahanan

jenis semakin besar. adi sebagai penghantar emas adalah sangat baik, tetapi karena sangat mahal

harganya, maka secara eknmis tembaga dan alumunium paling banyak digunakan.

Konduktor juga adalah bahan yang di dalamnya banyak terdapat elektrn bebas mudah untuk

bergerak.6arikan antara elektrn yang berada dalam edaran paling luar dan intinya adalah sangatkecil, hingga dalam suhu nrmal pun ada satu atau lebih elektrn yang terlepas dari atmnya.

2nduksi panas atau knduksi termal adalah penjalaran kalrtanpa disertai perpindahan

bagian8bagian *at perantaranya. Penjalaran ini biasanya terjadi pada benda padat. 2nduksi terjadi

dari benda yang bersuhu tinggi ke benda yang bersuhu rendah. Benda suhunya tinggi akan

melepaskan kalr, sedangkan *at yang suhunya rendah akan menerima kalr, hingga tercapai

kesetimbangan termal.

Penjalaran panas ini diperikan leh rumus matematika berikut:

Tadalah suhu, T0suhu a$al, t$aktu, Cdan kadalah knstanta.

2. !enis"#enis Konuktor

2nduktr atau penghantar dapat mengacu kepada beberapa hal berikut:

2nduktr listrik: material yang dapat menghantarkan arus listrik dengan mudah

2nduktr panas: material yang dapat menghantarkan panas dengan mudah.

Seperti telah kita ketahui, bah$a untuk pelaksanaan penyaluran energi listrik dapat dilakukan

dengan dua cara, yaitu berupa saluran udara dan kabel tanah.

Pada saluran Udara, terutama hantaran udara telanjang biasanya banyak menggunakan ka$at

penghantar yang terdiri atas: ka$at tembaga telanjang !B11, singkatan dari Bare 1per 1able",

+luminium telanjang !++1, singkatan dari +ll +luminium 1able", 1ampuran yang berbasis

aluminium !+l8/g8Si", +luminium berinti baja !+1S%, singkatan dari +luminium 1able Steel

%einfrced" dan 2a$at baja yang berisi lapisan tembaga !1per eld".
http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Teknik_elektronika&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Zat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Zat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Emashttp://id.wikipedia.org/wiki/Perakhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tembagahttp://id.wikipedia.org/wiki/Tembagahttp://id.wikipedia.org/wiki/Alumuniumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Zinkhttp://id.wikipedia.org/wiki/Besihttp://id.wikipedia.org/wiki/Besihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalorhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Teknik_elektronika&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Zat&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Listrikhttp://id.wikipedia.org/wiki/Emashttp://id.wikipedia.org/wiki/Perakhttp://id.wikipedia.org/wiki/Tembagahttp://id.wikipedia.org/wiki/Alumuniumhttp://id.wikipedia.org/wiki/Zinkhttp://id.wikipedia.org/wiki/Besihttp://id.wikipedia.org/wiki/Kalor


21/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Sedangkan pada saluran kabel tanah, biasanya banyak menggunakan kabel dengan penghantar

jenis tembaga dan aluminium, perkembangan yang sangat dminan pada saluran kabel tanah adalah

dari sisi bahan islasinya, dimana pada saat a$al banyak menggunakan islasi berbahan kertas

dengan perlindungan mekanikal berupa timah hitam, kemudian menggunakan minyak ! jenis kabel

ini dinamakan GP92 atau Ge$apend Papier 9d 2abel yang merupakan standar belanda dan

I2B+ atau Irmal 2abel mit Bleimantel +ussenumheullung yang merupakan standar jerman, dan

jenis bahan islasi yang terkini adalah islasi buatan berupa PH1 !Plyvinyl 1hlride" dan 79P0

!1rss89inked Plyethylene". enis bahan islasi PH1 dan 79P0 pada saat ini telah berkembang

pesat dan merupakan bahan islasi yang andal.

Suatu ikhtisar akan disampaikan diba$ah ini mengenai berbagai jenis lgam atau

campurannya yang dipakai untuk ka$at saluran listrik, yaitu:

6embaga elektrlitik, yang harus memenuhi beberapa syarat nrmalisasi, baik mengenai

daya hantar listrik maupun mengenai sifat8sifat mekanikal.

Brns, yang memiliki kekuatan mekanikal yang lebih besar, namun memiliki daya hantar

listrik yang rendah. Sering dipakai untuk ka$at pentanahan.

+luminium, yang memiliki kelebihan karena materialnya ringan sekali. 2ekurangannyaadalah daya hantar listrik agak rendah dan ka$atnya sedikit kaku. 5arganya sangat

kmpetitif. 2arenanya merupakan saingan berat bagi tembaga, dan dapat dikatakan

bah$a secara praktis kini mulai lebih banyak digunakan untuk instalasi8instalasi listrik

arus kuat yang baru dari pada menggunakan tembaga.

+luminium berinti baja, yang biasanya dikenal sebagai +1S% !+luminium 1able Steel

%einfrced", suatu kabel penghantar aluminium yang dilengkapi dengan unit ka$at baja

pada inti kabelnya. 2a$at baja itu diperlukan guna meningkatkan kekuatan tarik kabel.

+1S% ini banyak digunakan untuk ka$at saluran hantar udara.

+ldrey, jenis ka$at campuran antara aluminium dengan silicium !knsentrasinya sekitar

',A E ',F E", /agnesium !knsentrasinya antara ',= E 8 ',=( E" dan ferum

!knsentrasinya antara ',3 E 8 ',= E". 2a$at ini memiliki kekuatan mekanikal yangsangat besar, namun daya hantar listriknya agak rendah.

1per8$eld, suatu ka$at baja yang disekelilingnya diberi lapisan tembaga.

Baja, bahan yang paling banyak digunakan sebagai ka$at petir dan juga sebagai ka$at

pentanahan.

Berdasarkan ikhtisar diatas, dapat dikatakan bah$a bahan yang terpenting untuk saluran

penghantar listrik adalah tembaga dan aluminium, sehingga kedua bahan tersebut banyak digunakan

sebagai ka$at pengantar listrik, baik saluran hantar udara maupun kabel tanah.

Bahan 8 bahan yang bersifat knduktr ialah bahan 8 bahan yang mudah mengalirkan arus

listrik jika dihubungkan dengan sumber tegangan.

/isalnya : tembaga, besi, emas, dll.

Dan bahan 8 bahan yang paling bagus untuk mengalirkan arus listrik adalah 0/+S.

2arena pada bahan knduktr mempunyai banyak sekali elektrn bebas, yang paling

banyak elektrn bebasnya adalah emas.

Bahan 8 bahan yang bersifat islatr ialah bahan 8 bahan yang akan menghambat arus

listrik bila dihubungkan dengan sumber tegangan.

/isalnya : gelas, kaca, karet, kayu, dll.

2enapa tidak dapat menghantarkan arus listrik V

2arena dalam bahan yang bersifat islatr seluruh lintasan elektrnnya memiliki ikatan

yang kuat dengan intinya atau dengan kata lain pada bahan islatr tidak mempunyai

elektrn bebas sehingga $alau diberi tegangan listrik tidak akan membuat elektrn 8elektrnnya bergerak.


22/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Bahan 8 bahan yang bersifat semiknduktr ialah bahan 8 bahan yang pada kndisi

tertentu akan bersifat sebagai islatr dan pada kndisi lain akan bersifat sebagai

knduktr.

/isalnya : germaniun, silicn, dll.

2arena dalam temperatur rendah seluruh lintasan elektrn terisi penuh leh elektrn, dan

ketika dalam temperatur tinggi karena pada temperatur yang tinggi akan ada ikatan 8

ikatan yang pecah sehingga menyebabkan adanya elektrn 8 elektrn bebas.

Penghantar atau kabel yang sering digunakan untuk instalasi listrik penerangan umumnya

terbuat dari tembaga. Penghantar tembaga setengah keras !B11 W 5 K Bare 1pper 1nductr 5alf

5ard" memiliki nilai tahanan jenis ','&;( hm mmX?m dengan tegangan tarik putus kurang dari A&

kg?mmX.

Sedangkan penghantar tambaga keras !B115 K Bare 1pper 1nductr 5ard", kekuatan

tegangan tariknya A& kg?mmX. Pemakaian tembaga sebagai penghantar adalah dengan pertimbangan

bah$a tembaga merupakan suatu bahan yang mempunyai daya hantar yang baik setelah perak.

$. Bahan"bahan Konuktor 6embaga

+luminium

Baja

lfram

/libdenum

Platina

+ir %aksa

Bahan8bahan %esistivitas 6inggi

6imah 5itam Bimetal

2ita akan membahas satu per satu bahan8bahan knduktr yang disebutkan diatas, sebagai berikut:

A' Tembaa

6embaga !1u, 3)" merupakan knduktr panas dan listrik yang baik. Dan paling sering

digunakan dalam instalasi listrik.

9ambangnya berasal dari bahasa 9atin 1uprum. 6embaga merupakan knduktr panas dan

listrik yang baik. Selain itu unsur ini memiliki krsi yang cepat sekali. 6embaga murni sifatnya

halus dan lunak, dengan permukaan ber$arna jingga kemerahan. 6embaga dicampurkan dengan

timah untuk membuat perunggu.

Di era %ma, tembaga umumnya ditambang di Siprus, yang juga asal dari nama lgam ini

!Yyprium, lgam Siprus", nantinya disingkat jadi Yuprum". katan dari lgam ini biasanya

dinamai dengan tembaga!".

n 6embaga!" dapat berlarut ke dalam air, dimana fungsi mereka dalam knsentrasi tinggi

adalah sebagai agen anti bakteri, fungisiddl, dan bahan tambahan kayu. Dalam knsentrasi

tinggi maka tembaga akan bersifat racun, tapi dalam jumlah sedikit tembaga merupakan nutrien

yang penting bagi kehidupan manusia dan tanaman tingkat rendah. Di dalam tubuh, tembagabiasanya ditemukan di bagian hati, tak, usus, jantung, dan ginjal.


23/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

6embaga

mempunyai daya

hantar listrik

yang tinggi yaitu

(F N mm3?m

pada suhu 3'1.

2efisien suhu

!L" tembaga

',''A per 1.

/assa jenis

tembaga murni

adalah ;,)>

g?cm=, titik beku

&';=1.

2ekuatan tarik

tembaga tidak

tinggi yaituberkisar antara

3' hingga A'

kg?mm3,

kekuatan tarik

batang tembaga

akan naik setelah

batang tembaga

diperkecil

penampangnya

untuk dijadikan

ka$at berislasiuntuk kabel.

6embaga dalam teknik listrik merupakain suatu bahan yang sangat penting karena sering

digunakan sebagai penghantar dalam rangkaian.

!' Al&mini&m

+luminium !+l, &=" bukan merupakan jenis lgam berat, namun merupakan elemen yang

berjumlah sekitar ;E dari permukaan bumi dan paling berlimpah ketiga.

+luminium murni mempunyai massa jenis 3,F g?cm = , L nya &,A . &' 8( , titik leleh >>',=31 ,

titik didih 3(&)1 , dan tidak krsif. Daya hantar aluminium sebesar =( N.mm3?m atau kira8kira

>&,AE daya hantar tembaga. +luminium adalah lgam paling berlimpah.

+luminium merupakan knduktr listrik yang baik. 6erang dan kuat. /erupakan knduktr

yang baik juga buat panas. Dapat ditempa menjadi lembaran, ditarik menjadi ka$at dan

diekstrusi menjadi batangan dengan bermacam8macam penampang.


24/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

+luminium dig8

unakan dalam

banyak hal.

2ebanyakan da8

rinya digunakan

dalam kabel

bertegangan tinggi.

uga secara luas

digunakan da8lam

bingkai jendela dan

badan pesa$at

terbang. Ditemukan

di rumah sebagai

panci, btl

minuman ring8an,

tutup btl susu

dsb.+luminium

murni mudah

dibentuk karena

lunak, kekuatan

tariknya hanya )

kg?mm3. Untuk itu

jika aluminium

digunakan sebagai penghantar yang dimensinya cukup besar, selalu diperkuat dengan baja atau

paduan aluminium. Penggunaan seperti ini disebut +1S% !Aluminium Conductor Steel

Reinforced), +1+% !Aluminium Conductor Alloy Reinforced" dan busbar.

C' !a1a

Baja adalah lgam paduan, lgam besi sebagai unsur dasar dengan karbn sebagai unsur

paduan utamanya. 2andungan unsur karbn dalam baja berkisar antara '.3E hingga 3.&E berat

sesuai grade8nya. ungsi karbn dalam baja adalah sebagai unsur pengeras dengan mencegah

dislkasi bergeser pada kisi kristal !crystal lattice" atm besi. Baja karbn ini dikenal sebagai

baja hitam karena ber$arna hitam, banyak digunakan untuk peralatan pertanian misalnya sabit

dan cangkul.


25/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Daya hantarnya rendah, yaitu F,F Zmm3?m. Unsur paduan lain yang biasa ditambahkan selain

karbn adalah !titanium", krm !chrmium", nikel, vanadium, cbalt dan tungsten !$lfram".

Dengan mem8variasikan kan8dungan karbn dan unsur paduan lainnya, berbagai jenis kualitas

baja bisa didapat8kan. Penambahan k8andungan kar8bn pada baja dapat mening8katkan kekeras8

an !hardness" dan

kekuatan tariknya

!tensi8le strength",

namun di sisi lain

membuatnya

menjadi getas

!brittle" serta

menurunkan

keuletannya

!ductility".

Digunakan pada

penghantar

transmisi yangfungsinya untuk

memperkuat

knduktr

aluminium.

2' 3*lfram

lfram !, FA" nama unsur ini diambil dari bahasa 9atin $lframium dan sering juga

disebut tungsten. /erupakan lgam transisi yang sangat keras dan ber$arna kelabu sampai putih

ini ditemukan pada mineral seperti $lframit dan schelit. lfram memiliki titik lebur yang

lebih tinggi dibandingkan *at nn8aly lainnya. Bentuk murni lfram digunakan terutama pada

perangkat elektrnik. Senya$a dan aly8nya digunakan secara luas untuk banyak hal, yang

paling dikenal adalah sebagai filamen bla lampu, tabung sinar8C, dan superaly. Daya hantarnya

sebesar ','(( Zmm3?m. Penggunaannya: filamen !lampu pijar, lampu halgen, lampu ganda"

elektrda, tabung elektrnik.


26/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

E' M*libden&m

/libdenum !/, A3" adalah salah satu lgam pertama yang ditemukan leh para ahli kimia

mdern. Ditemukan pada tahun &FF; leh kimia$an S$edia 1arl ilhelm Scheele. /libdenumadalah lgam transisi, sehingga menempatkannya di tengah8tengah tabel peridik, dengan nmr

atm A3. 6abel peridik itu sendiri adalah suatu bagan yang menunjukkan bagaimana unsur8

unsur kimia yang terkait antara satu dengan yang lain. /libdenum bersifat keras, seperti lgam

perak dengan titik leleh sangat tinggi. /libdenum biasanya digunakan untuk menjadi campuran

dengan lgam lain. Daya hantarnya sebesar ','A; Zmm3?m.

/libdenum campuran sendiri akan memiliki sifat berbeda dari unsur lgam yang pertama,

/libdenum biasanya sering dicampur dengan baja untuk meningkatkan kekuatan, ketangguhan,

ketahanan terhadap keausan dan krsi, dan kemampuan untuk mengeraskan baja.


27/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

"' $latina

Platina !Pt, F;" merupakan lgam transisi yang berat, berharga, ber$arna putih8keabuan.

Platinum tahan karat dan terdapat dalam beberapa bijih nikel dan cpper. Platinum digunakan

dalam perhiasan, peralatan labratrium, gigi, dan peralatan kntrl emisi mbil. Daya hantarnya

sebesar ',& Zmm3?m.


28/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

4' Air Raksa

+ir %aksa !5g, ;'" atau hydargyrum?merkuri !bahasa 9atin: 5ydrargyrum, air?cairan perak",

lgam transisi ini ber$arna keperakan dan merupakan satu dari lima unsur !bersama cesium,

fransium, galium, dan brm" yang berbentuk cair dalam suhu kamar, serta mudah menguap. 5g

akan memadat pada tekanan F.>A' +tm. 2elimpahan 5g di bumi menempati di urutan ke8>F di

antara elemen lainnya pada kerak bumi. Di alam, merkuri !5g" ditemukan dalam bentuk unsur

merkuri !5g'", merkuri mnvalen !5g&-", dan bivalen !5g3-". Daya hantarnya sebesar ',)(

Zmm3?m.

%aksa banyak digunakan sebagai bahan amalgam gigi,termmeter, barmeter, dan peralatan ilmiah lain,

$alaupun penggunaannya untuk bahan pengisi

termmeter telah digantikan !leh termmeter alkhl,

digital, atau termistr" dengan alasan kesehatan dan

keamanan karena sifat tksik yang dimilikinya. Unsur ini

diperleh terutama melalui prses reduksi dari cinnabar

mineral. Densitasnya yang tinggi menyebabkan benda8

benda seperti bla biliar menjadi terapung jika diletakkan

di dalam cairan raksa hanya dengan 3' persen vlumenya

terendam. uga digunakan pada gas pengisi tabung elektrnik, penghunbung pada saklar air

raksa, cairan pada pmpa difusi.


29/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

H' !aan.baan Resisti5itas TiniBahan ini digunakan untuk peralatan yang memerlukan resistansi yang besar agar bila dialiri

arus akan terjadi tegangan anjlk yang besar. 1nthnya: Pemanas listrik, %hestat, %esistr.

+dapun antara lain, sebagai berikut:

2nstantan

2rmel

/anganin

Iikram

echral

Iikelin


30/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Berikut ini tabel kmpsisi bahan resistivitas tinggi:

I' Tima Hitam

6imah hitam !Pb, ;3" lambangnya diambil dari bahasa 9atin Plumbum. 6imah hitam atau

timbal adalah lgam berat yang terdapat secara alami di dalam kerak bumi. 2eberadaan timbal

bisa juga berasal dari hasil aktivitas manusia, yang mana jumlahnya ='' kali lebih banyak

dibandingkan Pb alami yang terdapat pada kerak bumi. Pb terknsentrasi dalam depsit bijih

lgam. Unsur Pb digunakan dalam bidang industri mdern sebagai bahan pembuatan pipa airyang tahan krsi, bahan pembuat cat, baterai, dan campuran bahan bakar bensin tetraetil.

6imbal !Pb" adalah lgam yang mendapat perhatian khusus karena sifatnya yang tksik

!beracun" terhadap manusia. 6imbal !Pb" dapat masuk ke dalam tubuh melalui knsumsi

makanan, minuman, udara, air, serta debu yang tercemar Pb. Daya hantarnya sebesar A,(

Zmm3?m. Pemakaian timah hitam pada teknik listrik: sel8akumulatr, dan selubung kabel tanah.


31/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

J' !imetal

Bimetal adalah lgam campuran, yang umum digunakan adalah invar

!>=,&E e - =>,&E Ii - ',AE /n - ',AE 1u" sebagai lgam yang

mempunyai L kecil yaitu &,(.&'8>?1. Sedangkan untuk lgam kedua

dengan L lebih besar dapat digunakan : besi, nikel, knstantan, tembaga

dengan prses dingin, perunggu atau mnel !>>E Ii - 3;E 1u - e, /n"

atau baja nn magnetik. Penggunaannya: /1B dan 49%.

2eterangan:

&. 1able terminals

3. Bi8metal therm element

=. 1ntacts

A. +rc chamber

(. Slenid

>. 4perating handle 8 used t manually trip and reset the circuit

breaker.

F. Din rail munting


32/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

%. Prinsi& Ker#a Konuktor

9ampu dapat menyala karena ada listrik yang mengalir dalam rangkaian listrik. Bahan8bahan yang

dapat menyalakan lampu adalah bahan knduktr. adi knduktr adalah bahan yang mudahmenghantarkan arus listrik.

Bahan knduktr memiliki hambatan kecil karena hambatan jenisnya kecil. Bahan knduktr

memiliki elektrn pada kulit atm terluar yang gaya tariknya terhadap inti atm lemah. Dengan

demikian, apabila ujung8ujung knduktr dihubungkan dengan tegangan kecil saja elektrn akan

bergerak bebas sehingga mendukung terjadinya aliran elektrn !arus listrik" melalui knduktr.

'. Klasifikasi Konuktor

a) !erdasarkan K*nstr&ksin%a

&. Penghantar pejal !slid"[ yaitu penghantar yang berbentuk ka$at pejal yang

berukuran sampai &' mmX. 6idak dibuat lebih besar lagi dengan maksud untuk

memudahkan penggulungan maupun pemasangannya.

3. Penghantar berlilit !stranded"[ penghantarnya terdiri dari beberapa urat ka$at

yang berlilit dengan ukuran & mmX ('' mmX.

=. Penghantar serabut !fleksibel"[ banyak digunakan untuk tempat tempat yang sulit

dan sempit, alat8alat prtabel, alat8alat ukur listrik dan pada kendaraan bermtr.Ukuran kabel ini antara ',( mmX 8 A'' mmX.


33/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

A. Penghantar persegi !busbar"[ penampang penghantar ini berbentuk persegi empat

yang biasanya digunakan pada P5B !Papan 5ubung Bagi" sebagai rel8rel

pembagi atau rel penghubung. Penghantar ini tidak berislasi.

b) !erdasarkan J&mla $enantarn%a

&. Penghantar simpleC[ ialah kabel yang dapat berfungsi untuk satu macam

penghantar saja !misal: untuk fasa atau netral saja".

1nth penghantar simpleC ini antara lain: I#+ &,( mmX[ I#+ 3,( mmX dan

sebagainya.

3. Penghantar dupleC[ ialah kabel yang dapat menghantarkan dua aliran !dua fasa

yang berbeda atau fasa dengan netral". Setiap penghantarnya diislasi kemudian

diikat menjadi satu menggunakan selubung. Penghantar jenis ini cnthnya I#/

3C3,( mmX, I## 3C3,(mmX.

=. Penghantar tripleC[ yaitu kabel dengan tiga pengantar yang dapat menghantarkan

aliran = fasa !%, S dan 6" atau fasa, netral dan arde.

1nth kabel jenis ini: I#/ =C3,( mmX, I## =C3,( mmX dan sebagainya.

A. Penghantar QuadrupleC[ kabel dengan empat penghantar untuk mengalirkan arus =fasa dan netral atau = fasa dan pentanahan.

Susunan hantarannya ada yang pejal, berlilit ataupun serabut. 1nth penghantar

QuadrupleC misalnya I#/ AC3,( mmX, I#/5# AC3,(mmX dan sebagainya.

c) Jenis.Jenis Kabel 6 $en&naann%a

2abel I#+

2abel I#/

2abel I#+

2abel I##

2abel I#GB# 2abel I#1#

2abel I#/5#4

2abel I#/5#

2abel B1

2abel +1S%

2abel +++1

2abel +1+%

Berikut pejelasan dari masing8masing kabel penghantar di atas:

&" Kabel 7A

2abel I#+

berinti tunggal,

berlapis bahan

islasi PH1,

untuk instalasi

luar?kabel udara.

2abel tipe ini


34/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

umum dipergunakan di perumahan karena harganya yang relatif murah. +gar aman

memakai kabel tipe ini, kabel harus dipasang dalam pipa?cnduit jenis PH1 atau saluran

tertutup. Sehingga tidak mudah menjadi sasaran gigitan tikus dan tidak tersentuh

langsung.

,) Kabel 7M

2abel I#/

memiliki lapisan

islasi PH1 !biasanya

$arna putih atau abu8

abu", ada yang berinti

3, = atau A. 2abel

I#/ memiliki

lapisan islasi dua

lapis, sehingga tingkat keamanannya lebih baik dari kabel I#+ !harganya lebih mahaldari I#+". 2abel ini dapat dipergunakan dilingkungan yang kering dan basah, namun

tidak bleh ditanam.


35/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

=" Kabel 7A"

2abel I#+ merupakan jenis kabel fleksibel dengan penghantar tembaga serabut

berislasi PH1. Digunakan untuk instalasi panel8panel yang memerlukan fleksibelitas

yang tinggi.

A" Kabel 7

2abel I## memiliki lapisan islasi PH1 !biasanya $arna hitam", ada yang berinti3, = atau A. 2abel I## dipergunakan untuk instalasi tertanam !kabel tanah", dan

memiliki lapisan islasi yang lebih kuat dari kabel I#/ !harganya lebih mahal dari

I#/". 2abel I## memiliki islasi yang terbuat dari bahan yang tidak disukai tikus.

(" Kabel 7"4b87R4b87!


36/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

2abel I#Gb# ini

digunakan untuk instalasi ba$ah

tanah, di dalam ruangan di dalam

saluran8saluran dan pada tempat8

tempat yang terbuka dimana

perlindungan terhadap gangguan

mekanis dibutuhkan, atau untuk

tekanan rentangan yang tinggi

selama dipasang dan

diperasikan.

9) Kabel 7C

2abel ini dirancang untuk

jaringan listrik dengan

penghantar knsentris dalam

tanah, dalam ruangan, saluran

kabel dan alam terbuka. 2abel

prtdur dengan dua lapis

pelindung pita 1U 2abel.

nstalasi ini bisa ditempatkan

diluar atau didalam bangunan,

baik pada kndisi lembab

maupun kering.

:) Kabel 7MH;

/erupakan kabel jenis serabut dengan berintikan dua serabut. 2abel ini biasanyadigunakan untuk sundsystem, ludspeaker, virtual vide. enis kabel ini mampu


37/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

menghantar hingga F'' H+ sehingga aman dan menjadikan pembayaran rekening listrik

menjadi murah. Untuk jenis kabel I#/5#4 biasanya digunakan pada mdel %ll.

Untuk jenis kabel I#/5#4 biasanya digunakan pada lampu taman.


38/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

=) Kabel !C

2abel ini dipilin?stranded, disatukan. Ukuran ? tegangan mak K > ('' mm3 ? (''

H Pemakaian K saluran diatas tanah dan penghantar pentanahan.

&'" Kabel ACSR

2abel +1S% merupakan ka$at

penghantar yang terdiri dari aluminium

berinti ka$at baja.2abel ini digunakan

untuk saluran8saluran transmisi

tegangan tinggi, dimana jarak antara

menara?tiang berjauhan, mencapai

ratusan meter, maka dibutuhkan kuat

tarik yang lebih tinggi, untuk itu

digunakan ka$at penghantar +1S%.


39/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

&&" Kabel AAAC

2abel ini terbuat dari aluminium8magnesium8silicn campuran lgam,

keterhantaran elektris tinggi yang berisi magnesium silicide, untuk memberi sifat yang

lebih baik. 2abel

ini biasanya dibuat

dari paduan

aluminium >3'&.

+++1

mempunyai suatu

anti karat dan

kekuatan yang

baik, sehingga

daya hantarnya

lebih baik.

&3" Kabel ACAR

2abel +1+% yaitu ka$at penghantar aluminium yang diperkuat dengan lgam

campuran, sehingga kabel ini lebih kuat daripada kabel +1S%.


40/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

A. S(MI K)*D+K,)-

#'$enertian !aan Semik*nd&kt*r

Semiknduktr adalah sebuah bahan dengan knduktivitas listrik yang berada di antara

islatr dan knduktr. Sebuah semiknduktr bersifat sebagai islatr pada temperatur yang sangat

rendah, namun pada temperatur ruangan besifat sebagaiknduktr.

Semiknduktr sangat berguna dalam bidang elektrnik,karena knduktansinya yang dapat

diubah8ubah dengan menyuntikkan materi lain !biasa disebut pendnr elektrn". Bahan8 bahan

lgam seperti tembaga, besi, timah disebut sebagai knduktr yang baik sebab lgam memiliki

susunan atm yang sedemikian rupa, sehingga elektrnnya dapat bergerak bebas. Sebenarnya atm

tembaga dengan lambang kimia 1u memiliki inti 3) in !-" dikelilingi leh 3) elektrn !8".

Sebanyak 3; elektrn menempati rbit8rbit bagian dalam membentuk inti yang disebut nucleus.
http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktivitas_listrikhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktor_(material)&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktorhttp://id.wikipedia.org/wiki/Konduktorhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bidang_elektronik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bidang_elektronik&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktivitas_listrikhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Konduktor_(material)&action=edit&redlink=1http://id.wikipedia.org/wiki/Konduktorhttp://id.wikipedia.org/w/index.php?title=Bidang_elektronik&action=edit&redlink=1


41/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Dibutuhkan energi yang sangat besar untuk dapat melepaskan ikatan elektrn8elektrn ini. Satu buah

elektrn lagi yaitu elektrn yang ke83), berada pada rbit paling luar.

4rbit terluar ini disebut pita valensi dan elektrn yang berada pada pita ini dinamakan

elektrn valensi. 2arena hanya ada satu elektrn dan jaraknya \jauh] dari nucleus, ikatannya tidaklah

terlalu kuat. 5anya dengan energi yang sedikit saja elektrn terluar ini mudah terlepas dari ikatannya.

Gamar!" # Ikatan atom tema$a

,' Str&kt&r At*m Semik*nd&kt*r

4perasi semua kmpnen benda padat seperti dida, 90D, 6ransistr Biplar dan 06 serta

4p8+mp atau rangkaian terpadu lainnya %solid state) didasarkan atas sifat8sifat semiknduktr.

Secara umum semiknduktr adalah bahan yang sifat8sifat kelistrikannya terletak antara sifat8sifat

knduktr dan islatr.

Sifat8sifat kelistrikan knduktr maupun islatr tidak mudah berubah leh pengaruh

temperatur, cahaya atau medan magnet, tetapi pada semiknduktr sifat8sifat tersebut

sangat sensitif. 0lemen terkecil dari suatu bahan yang masih memiliki sifat8sifat kimia dan fisika

yang sama adalah atm. Suatu atm terdiri atas tiga partikel dasar, yaitu: neutrn, prtn, dan

elektrn. Dalam struktur atm,prtn dan neutrn membentuk inti atm yang bermuatan psitip

dan sedangkan elektrn8elektrn yang bermuatan negatip mengelilingi inti. 0lektrn8elektrn initersusun berlapis8lapis. Struktur atm dengan mdel Bhr dari bahan semiknduktr yang paling

banyak digunakan adalah silikn dan germanium.

Gambar &. Struktur +tm !a" Silikn[ !b" Germanium

Seperti ditunjukkan pada Gambar & atm silikn mempunyai elektrn yang mengrbit !yang

mengelilingi inti" sebanyak &A dan atm germanium mempunyai =3 elektrn. Pada atm yang

seimbang !netral" jumlah elektrn dalam rbit sama dengan jumlah prtn dalam inti.

/uatan listrik sebuah elektrn adalah: &.>'38&) 1 dan muatan sebuah prtn adalah: -&.>'38&) 1. 0lektrn yang menempati lapisan terluar disebut sebagai elektrn valensi. +tm silikn

dan germanium masing mempunyai empat elektrn valensi. 4leh karena itu baik atm silikn
http://blog.umy.ac.id/clasiccboy/files/2012/04/101.pnghttp://blog.umy.ac.id/clasiccboy/files/2012/04/91.png


42/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

maupun atm germanium disebut juga dengan atm tetra8valent !bervalensi empat". 0mpat

elektrn valensi tersebut terikat dalam struktur kisi8kisi, sehingga setiap elektrn valensi akan

membentuk ikatan kvalen dengan elektrn valensi dari atm8atm yang bersebelahan.

-' $ita Eneri !aan (Si dan 4e)

Pita energi adalah kumpulan garis pada tingkat energi yang sama akan saling berimpit.

Berdasarkan pengisian elektrn, pita energi dapat dibedakan menjadai dua jenis, yaitu pita valensi

dan pita knduksi. Pita valensi adalah pita energi teratas yang terisi penuh leh elektrn, sedangkan

pita knduksi adalah pita energi yang berada di atas pita valensi yang terisi leh sebagian atau tidak

terisi sama sekali leh elektrn. Pada umumnya diantara pita valensi dan pita knduksi terdapat suatu

celah yang disebut dengan celah energi ! hle ". 0nergi celah pita atau yang sering juga disebut

dengan 0nergi gap !0g"

dapat dihitung dengan persamaan :

E > 5 dimana h adalah knstanta Planck.

Gambar &.A 6ingkat energi !a" pada

atm tunggal dan !b" pita energi pada

2ristal.

Penentuan pita energi secara

rinci dibicarakan difisika kuantum,

namun secarasederhana, akan

ditunjukan sebagai cnth penentuan

struktur pita energi pada bahanpadat 2ristal. Pada gambar &.( diba$ah ini dapat dilihat ilustrasi pita energi untuk

2ristal semiknduktr. pada keadaan kesetimbangan !eQuilibrium", pita energi terbagi menjadi dua

bagian dan dipisahkan leh daerah dimana elektrn tidak bisa bergerak atau berperasi, daerah ini

disebut daerah terlarang !frbidden gap atau band gap". Pita atas dinamakan pita knduksi, dan pita

bagian ba$ah dinamakan pita valensi.

Gambar &.( Struktur pita energi bahan semiknduktr.

Banyaknya elektrn pada setiap pita energi dapat dihitung dengan menggunakan persamaan :

?e > ,(,l @#)7

dimana l menyatakan bilangan kuantum rbital !', &, 3, =, ^" dan I menyatakan banyaknya atmyang saling berdekatan.


43/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

/' $ita Eneri !aan (Si dan 4e) saat dik*t*ri denan In

/enurut teri pita energi, lubang aseptr ini menempati tingkat energi akeptr

yang berada dalam pita terlarang, sedikit diatas pita valensi.

Gambar &.> Diagram tingkat energi untuk sebuah

semiknduktr jenis p.

Pada saat elektrn valensi Germanium !Ge" maupun silikn !Si" berikatan dengan

elektrn valensi ndium !In", maka akan menghasilkan daerah terlarang. Daerah terlarang

ini terdiri dari dua pita, yaitu pita valensi dan pita knduksi. 0lektrn elektrn dalam pita

valensi memiliki energi termal yang cukup pada suhu kamar !3( 1" untuk mengisi tingkat0

aseptr ini, lalu meninggalkan suatu lbang baru pada pita valensi. 9ubang baru pada pita

valensi akan diisi leh elektrn tetangga sebelahnya. +liran elektrn dalam pengtran

tersebut adalah lubang bermuatan psitif yang bergerak berla$an arah dengan gerakan

elektrn. 4leh sebab itu, maka lubang !hle" yang bergerak dalam valensi merupakan

pemba$a muatan mayritas, sedangkan pemba$a muatan minritas adalah elektrn yang

bergerak dalam pita knduksi.

Gambar &.F Struktur pita energi Germanium !Ge" maupun silikn !Si" se$aktu berikatan dengan

elektrn valensi ndium !In".

adi hasil dari pengtran Germanium !Ge" dan Silikn !Si" dengan menggunakan

ndium !In" adalah semiknduktr tipe8p. Dimana pita terlarang untuk Germanium !Ge"

memiliki lebar ',F eH sedangkan pada Silikn, lebar pita terlarangnya adalah sebesar &,&

eH. 5al ini disebabkan karena pengtran ini menghasilkan pemba$a muatan negatif pada

indium !In" dan Germanium !Ge" yang merupakan 2ristal yang netral. 5al ini memenuhi

persamaan :

&n &ini ni

persamaan di atas dinamakan hkum mass8actin.

0' Semik*nd&kt*r Ti+e.7

/isalnya pada bahan silikn diberi dping phosphorus atau arsenicyang pentavalen yaitu

bahan kristal dengan inti atm memiliki ( elektrn valensi. Dengan dping, Silikn yang tidak lagi

murni ini !impurity semiconductor" akan memiliki kelebihan elektrn. 2elebihan elektrnmembentuk semiknduktr tipe8n. Semiknduktr tipe8n disebut juga d*n*ryang siap melepaskan

elektrn.


44/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Gamar & # dopin$ atom penta'alen

Susunan bahan semiknduktr intrinsik dapt dilihat pada gambar&, hanya terdiri dariunsur Si

atau Ge. Sedangkan untuk semiknduktr tipe8n dan tipe8p dapat dilihat pada !gambar = dan A" ,

gambar n ( dan > menunjukan pita energinya .

Gambar ( menunjukkan pita energy pada semiknduktr tipe8n, sedangkan ambar > menunjukkan

pita energy pada semiknduktr tipe8p.

pada semiknduktr tipe 8p atm yang dipasnag menimbulkan hle, atm tersebut disebutatm akseptr !mempunyai lbang". Sebagian akseptr adalah atm dari brn, alumunium, gallium,

indium. 9etak atm akseptr lebih dekat pada pita valensi !gambar >". Untuk semiknduktr tipe8n,

atm yangmenggantikan Si atau Ge bervalensi ( sehingga bahan menjadi kelebihan elektrn. +tm

yangmenggantikan disebut atm dnr . 9etak atm dnr pada celah energi lebih dekat dengan pita

knduksi. Pada bahan semiknduktr yang bertindak sebagai pemba$a muatan adalah hle dan

elektrn bebas. Pada bahan jenis p pemba$a muatannya adalah hle sedangkan pada bahan jenis n

pemba$a muatannya adalah elektrn bebas.

Bahan semiknduktr memiliki daya hantar lebih kecil dibanding bahan knduktr,tetapi

lebih besar dibandingkan bahan islatr . Prses knduksi pada bahan8bahandipengaruhi leh jarak

pita knduksi dan pita valensi. Pita energi dibagi menjadi tiga yaitu :

Pita valensi yaitu pita energi terakhir yang terisi penuh !*ne penuh".

Pita knduksi yaitu pita diatas pita pita valensi yang berisi setengah penuh atau ksng!*ne bebas".


45/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

Diantara pita knduksi dan valensi terdapat celah energi yang disebut pita terlarang !*neterlarang".

Bahan8bahan knduktr, semiknduktr dan islatr memiliki pita energi yang berbeda.

Dapat dilihat pada gambar berikut :

Pada knduktr jarak kedua pita sangat dekat sekali bahkan hampir menumpuk, pada

islatr jarak keduanya cukup jauh sehinggaelektrn dari *ne penuh tidak dapat pindah ke

*ne bebas, sedangkan pada semiknduktr jarak keduanya tidak begitu jauh dan inimemungkinkan

elektrn dapat berpindah jika dipengaruhi leh faktr luar misalnya : panas

medan magnet

tegangan yang tinggi.

Berikut tabel yang berisi beberapa energi inisasi dan resistansi pada semiknduktr jenis8n

dan jenis8p :

Penggabungan semiknduktr jenis p dan jenis n pada kmpnen elektrnika diantaranya

adalah resistr, dida, dan transistr .

a".Dida b".6ransistr
http://blog.umy.ac.id/clasiccboy/files/2012/04/191.pnghttp://blog.umy.ac.id/clasiccboy/files/2012/04/20.pnghttp://blog.umy.ac.id/clasiccboy/files/2012/04/181.pnghttp://blog.umy.ac.id/clasiccboy/files/2012/04/171.png


46/102

2

EL%D20!

ILMU BAHAN

9' Semik*nd&kt*r Ti+e.$

2alau silikn diberi dping(oron, GalliumatauIndium, maka akan didapat semiknduktr

tipe8p. Untuk mendapatkan silikn tipe8p, bahan dpingnya adalah bahan trivalen yaitu unsur dengan

in yang memiliki = elektrn pada pita valensi. 2arena in silikn memiliki A elektrn, dengan

demikian ada ikatan kvalen yang blng !hole". 5le ini digambarkan sebagai akse+t*ryang siap

menerima elektrn. Dengan demikian, kekurangan elektrn menyebabkan semiknduktr ini menjadi

tipe8p.

Gamar # dopin$ atom tri'alent

Secara skematik semiknduktr tipe8p digambarkan seperti terlihat pada gambar berikut :

2eterangan :

a" Struktur 2ristal silicn dengan sebuah atm pengtr valensi tiga menggantikan psisisalah satu

atm silicn.

b" Struktur pita energi semiknduktr tipe8p
http://blog.umy.ac.id/clasiccboy/files/2012/04/16

Documents

Cover Ilmu Bahan